Arduino kontrolörlerine dayalı akıllı ev: kontrollü alan tasarımı ve organizasyonu

Otomasyonun geliştirilmesi, insan yaşamının kalitesini artıran entegre sistemlerin oluşturulmasına yol açmıştır. Elektronik ve yazılım ortamlarının tanınmış birçok üreticisi, çeşitli nesneler için hazır standart çözümler sunar.

Deneyimsiz bir kullanıcı bile bağımsız projeler geliştirebilecek ve Arduino'da ihtiyaçlarına uygun bir “akıllı ev” oluşturabilecektir. Ana şey, temelleri anlamak ve denemekten korkmamaktır.

Bu yazıda, Arduino cihazlarına dayanan otomatik bir evin yaratma ilkesini ve temel işlevlerini ele alacağız. Ayrıca kullanılan pano tiplerini ve sistemin ana modüllerini de göz önünde bulundurun.

Arduino platformunda sistemlerin oluşturulması

Arduino, otomatik, yarı otomatik veya manuel kontrollü elektronik cihazlar geliştirmek için bir platformdur. Öğeler arasındaki etkileşim için açıkça tanımlanmış kurallara sahip bir kurucu ilkesine göre yapılır. Sistem açıktır, bu da üçüncü taraf üreticilerin gelişimine katılmalarını sağlar.

Klasik “akıllı ev”Aşağıdaki işlevleri gerçekleştiren otomatik birimlerden oluşur:

• gerekli bilgileri sensörler aracılığıyla toplamak;
• programlanabilir bir mikroişlemci kullanarak verileri analiz etme ve kararlar alma;
• çeşitli cihazlara komutlar vererek verilen kararları uygulamak.

Arduino platformu tam olarak iyidir çünkü belirli bir üreticiye yakın değildir, ancak tüketicinin kendisine uygun bileşenleri seçmesine izin verir. Onların seçimi çok büyük, bu yüzden hemen hemen her fikri uygulayabilirsiniz.

En iyisini tanımanızı öneririz ev için akıllı cihazlar.

Arduino ile nasıl çalışacağınızı öğrenmek için, Başlangıç ​​Kiti'ni üreticinin web sitesinden satın alabilirsiniz. Dokümantasyon Rusça olmadığı için teknik İngilizce bilgisi gereklidir

Bağlı cihazların çeşitliliğine ek olarak, C ++ 'da uygulanan programlama ortamı değişkenlik sağlar.Kullanıcı sadece oluşturulan kütüphanelerden faydalanmakla kalmaz, aynı zamanda sistem bileşenlerinin ortaya çıkan olaylara tepkisini de programlayabilir.

Ana kart elemanları

Akıllı bir evin ana unsuru bir veya daha fazla merkezi (anakart) karttır. Tüm unsurların etkileşiminden sorumludurlar. Sadece çözülmesi gereken görevleri belirledikten sonra, ana sistem düğümünün seçimine geçebiliriz.

Anakart aşağıdaki öğeleri birleştirir:

• Mikrodenetleyici (işlemci). Temel amacı 0-5 veya 0-3.3 V aralığındaki portlarda voltaj vermek ve ölçmek, verileri saklamak ve hesaplamalar yapmaktır.
• Programcı (tüm kartlarda yoktur). Bu cihazı kullanarak mikrodenetleyicinin hafızasına “akıllı ev” in çalışacağı bir program yazılır. Bir USB arayüzü kullanılarak bir bilgisayara, tablete, akıllı telefona veya başka bir cihaza bağlanır.
• Gerilim dengeleyici. Tüm sistemi çalıştırmak için 5 voltluk bir cihaza ihtiyaç vardır.

Arduino markası altında çeşitli anakart modelleri mevcuttur. Form faktörü (boyut), bağlantı noktası sayısı ve bellek boyutu bakımından birbirlerinden farklıdırlar. Bu göstergeler için doğru cihazı seçmeniz gerekir.

Onlar için Arduino panoları ve kalkanları, Çin'de piyasaya sürülen uyumlu cihazlardan daha iyi oldukları için üreticiden en iyi şekilde satın alınır.

İki tür bağlantı noktası vardır:

• dijitaltahtada harflerle işaretlenmiş "D";
• analogbir harfle işaretlenmiş "A".

Onlar sayesinde mikrodenetleyici bağlı cihazlarla iletişim kurar. Herhangi bir bağlantı noktası hem bir sinyal almakta hem de çıkışında çalışabilir. “Pwm” işaretli dijital bağlantı noktaları, PWM tipi sinyalin (darbe genişliği modülasyonu) giriş ve çıkışı için tasarlanmıştır.

Bu nedenle, bir tahta satın almadan önce, çeşitli cihazlardaki yük seviyesini en azından yaklaşık olarak değerlendirmelisiniz. Bu, her türden istenen port sayısını belirleyecektir.

“Akıllı ev” sisteminin bir anakarta dayalı bir kontrol ünitesine bağlanması gerekmediği anlaşılmalıdır. Örneğin, günün saatine bağlı olarak yerel alanın yapay aydınlatmasını açmak ve depolama tankındaki su rezervini korumak gibi işlevler birbirinden bağımsızdır.

Elektronik sistemin güvenilirliğini sağlama açısından, ilgisiz görevleri farklı bloklara ayırmak daha iyidir, bu da Arduino konseptinin uygulanmasını kolaylaştırır. Birçok cihazı tek bir yerde birleştirirseniz, mikroişlemcinin aşırı ısınması, yazılım kitaplıkları çakışması ve yazılım ve donanım arızalarının bulunması ve düzeltilmesinde zorluklar olabilir.

Birçok farklı tipteki cihazın bir anakartla bağlantısı genellikle kompaktlığın önemli olduğu robotikte kullanılır. “Akıllı ev” için her görev için kendi temelini kullanmak daha iyidir

Her mikroişlemci üç tür bellekle donatılmıştır:

• Flash bellek Sistem yönetimi program kodunun saklandığı ana bellek. Küçük bir kısmı (% 3-12) kablolu önyükleyici tarafından işgal edilir.
• SRAM. RAM, program için gerekli geçici verileri saklar. Yüksek çalışma hızından farklıdır.
• EEPROM. Verilerin de saklanabileceği daha yavaş bellek.

Veri depolamak için bellek türleri arasındaki temel fark, güç kapatıldığında SRAM'a kaydedilen bilgilerin kaybolması, ancak EEPROM'da kalmasıdır. Ancak uçucu olmayan tipin dezavantajı vardır - sınırlı sayıda yazma döngüsü. Kendi uygulamalarınızı oluştururken bu unutulmamalıdır.

Arduino'nun robotik kullanımından farklı olarak, “akıllı ev” in çoğu görevi için, programlar veya bilgi depolamak için çok fazla belleğe ihtiyacınız yoktur.

Akıllı bir ev inşa etmek için tahta türleri

Bir akıllı ev sistemini monte ederken en sık kullanılan ana pano türlerini göz önünde bulundurun.

Görünüm # 1 - Arduino Uno ve türevleri

En yaygın akıllı ev sistemleri Arduino Uno ve Arduino Nano kartlarını kullanır. Tipik problemleri çözmek için yeterli işlevselliğe sahiptirler.

7-12 voltluk bir voltajdan tam format kartlar için güç bulunması birçok avantaj sağlar. Her şeyden önce, standart pillerden veya akümülatörlerden uzun süreli otonom çalışma olasılığıdır

Arduino Uno Rev3'ün ana parametreleri:

• işlemci: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
• dijital bağlantı noktası sayısı: 14;
• PWM fonksiyonu ile: 6;
• analog bağlantı noktası sayısı: 6;
• flash bellek: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Çok uzun zaman önce, bir değişiklik çıktı - standart 802.11 b / g / n'ye göre diğer cihazlarla bilgi alışverişi yapmanızı sağlayan entegre bir ESP8266 modülü içeren Uno Wi-Fi.

Arduino Nano ve daha büyük analogu arasındaki fark, 12 V'luk kendi prizinin olmamasıdır. Bu, küçük bir alanda gizlenmeyi kolaylaştıran daha küçük bir cihaz elde etmek için yapılır. Ayrıca bu amaçlar için, standart USB bağlantısının yerine mini-USB kablosu olan bir yonga yerleştirilir. Arduino Nano, Uno'ya kıyasla 2 analog bağlantı noktasına daha sahip.

Uno kartında başka bir değişiklik var - Arduino Mini. Nano'dan bile daha küçüktür ve onunla çalışmak çok daha zordur. Birincisi, bir USB bağlantı noktasının olmaması bellenimde bir sorun yaratır, çünkü bunun için USB Seri Dönüştürücü kullanmanız gerekecektir. İkincisi, bu kart güç açısından daha seçici - 7-9 V'luk bir giriş voltajı aralığı sağlamak gerekiyor.

Yukarıda açıklanan nedenlerden dolayı, Arduino Mini kartı nadiren “akıllı bir ev” işletmek için kullanılır. Genellikle robotikte veya hazır projelerin uygulanmasında kullanılır.

View # 2 - Arduino Leonardo ve Mikro

Arduino Leonardo kartı Uno'ya benzer, ancak biraz daha güçlü. Bu modelin bir başka ilginç özelliği, bir bilgisayara klavye, fare veya joystick olarak bağlandığında tanımlanmasıdır. Bu nedenle, genellikle orijinal oyun cihazları ve simülasyonlar oluşturmak için kullanılır.

Uno, Leonardo modellerinin ve minyatür analoglarının boyutları ve boyutları tablosu. Geliştiriciler isimlerdeki mantığı takip etmediler - “nano” en küçük olmalı

Arduino Leonardo'nun ana parametreleri aşağıdaki gibidir:

• işlemci: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
• dijital bağlantı noktası sayısı: 20;
• PWM fonksiyonu ile: 7;
• analog bağlantı noktası sayısı: 12;
• flash bellek: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Parametreler listesinden görebileceğiniz gibi, Leonardo'nun bu modeli çok sayıda sensörle yüklemeye izin veren daha fazla bağlantı noktası vardır.

Ayrıca Leonardo için Micro adında tamamen özdeş bir minyatür analog var. 12 V'luk güçten yoksundur ve tam teşekküllü bir USB girişi yerine mini-USB kablosu için bir çip vardır.

Leonardo'nun Esplora adlı modifikasyonu tamamen oyun modelidir ve “akıllı ev” in ihtiyaçlarına uymaz.

Görünüm # 3 - Arduino 101, Arduino Zero ve Arduino MKR1000

Bazen Arduino temelinde uygulanan “akıllı ev” sistemlerinin çalışması için, 8-bit mikrodenetleyicilerin sağlayamadığı büyük bir hesaplama gücü gerekir. Ses veya görüntü tanıma gibi görevler, hızlı bir işlemci ve bu tür cihazlar için önemli miktarda RAM gerektirir.

Bu özel sorunları çözmek için Arduino konseptine göre çalışan güçlü kartlar kullanılır. Sahip oldukları bağlantı noktası sayısı Uno veya Leonardo kartlarıyla aynıdır.

Arduino 101, Uno veya Leonardo ile aynı boyutlara sahiptir, ancak neredeyse iki kat daha ağırdır. Bunun nedeni iki USB girişi ve ek yongaların varlığıdır.

Kullanımı en kolay, ancak güçlü tahtalardan biri - Arduino 101 aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• işlemci: Intel Curie (32 bit, 32 MHz);
• flash bellek: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: hayır.

Ek olarak, kart, kalp atışı sensörü, pencerenin dışında hava durumu bilgisi alma, metin mesajları gönderme vb. Gibi hazır çözümleri kolayca bağlayabilen BLE işlevselliği (Bluetooth Düşük Enerji) ile donatılmıştır. Bir jiroskop ve bir ivmeölçer de cihaza entegre edilmiştir, ancak esas olarak robotikte kullanılırlar.

Başka bir benzer tahta - Arduino Zero aşağıdaki göstergelere sahiptir:

• işlemci: SAM-D21 (32 bit, 48 MHz);
• flash bellek: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: hayır.

Bu modelin ayırt edici bir özelliği, entegre bir hata ayıklayıcının (EDBG) varlığıdır. Tahtayı programlarken hataları aramak çok daha kolaydır.

Hacimli kod yazarken, yüksek nitelikli programcıların bile hataları vardır. Bunları bulmak için bir hata ayıklayıcı (hata ayıklayıcı) kullanın

Arduino MKR1000, güçlü bilgi işlem için uygun başka bir modeldir.Bir mikroişlemciye ve Sıfır'a benzer bir belleğe sahiptir. Temel farkı, 802.11 b / g / n protokolüne sahip entegre bir Wi-Fi yongasının ve iletilen verileri korumak için SHA-256 algoritmasını destekleyen bir kripto yongasının varlığıdır.

# 4 - Mega aile modelleri

Bazen çok sayıda sensör kullanmak ve önemli sayıda cihazı kontrol etmek gerekir. Örneğin, bu, her bir bölge için belirli bir sıcaklığı koruyan dağıtılmış klima sistemlerinin otomatik çalışması için gereklidir.

Her yerel alan için, iki sıcaklık sensörünün okumalarını izlemek (ikincisi kontrol olarak kullanılır) ve algoritmaya uygun olarak, ılık hava miktarını belirleyen damperin konumunu ayarlayın.

Yazlıkda bu tür 10'dan fazla bölge varsa, tüm sistemi kontrol etmek için 30'dan fazla port gereklidir. Tabii ki, bunlardan birinin genel kontrolü altında birkaç Uno kartını kullanabilirsiniz, ancak bu ek anahtarlama zorlukları yaratır. Bu durumda, Mega ailesinin modellerinin kullanılması tavsiye edilir.

Mega aile kartlarının boyutu (101,5 x 53,4 cm) daha önce incelenen modellerden daha büyüktür. Bu teknik bir zorunluluktur - aksi halde çok fazla liman koyamazsınız

Arduino Mega oldukça basit bir 8-bit 16-MHz aTMega1280 mikroişlemciye dayanıyor.

Çok fazla hafızası var:

• flash bellek: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Ancak ana avantajı birçok limanın varlığıdır:

• dijital bağlantı noktası sayısı: 54;
• PWM fonksiyonu ile: 15;
• analog bağlantı noktası sayısı: 16.

Bu tahta iki modern çeşide sahiptir:

• Mega 2560, büyük bir flash belleğe sahip olan aTMega2560 mikroişlemciyi temel alır - 256 KB;
• ATMega2560 mikroişlemciye ek olarak, Mega ADK, Android işletim sistemine dayalı cihazlara bağlanma özelliğine sahip bir USB arayüzü ile donatılmıştır.

Arduino Mega ADK modelinin bir özelliği var. Telefonu USB girişine bağlarken, aşağıdaki durum mümkündür: telefonun şarj edilmesi gerekiyorsa, kartı karttan “çekmeye” başlar. Bu nedenle, bir elektrik kaynağı için ek bir gereksinim vardır - 1,5 amperlik bir akım gücü sağlamalıdır. Pil tedarik ederken bu durum dikkate alınmalıdır.

Bağlı piller veya piller yardımıyla Arduino için otonom güç yapabilirsiniz. Seri ve paralel bağlantıyı birleştirerek, istenen voltaj ve uzun çalışma süresini elde edebilirsiniz.

Due, bir mikroişlemcinin gücünü ve çok sayıda bağlantı noktasını birleştiren başka bir Arduino modelidir.

Özellikleri aşağıdaki gibidir:

• işlemci: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
• dijital bağlantı noktası sayısı: 54;
• PWM fonksiyonu ile: 12;
• analog bağlantı noktası sayısı: 14;
• flash bellek: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: hayır.

Bu kartın analog kontakları, hem önceki modellerle uyumluluk için yapılan Arduino için normal 10 bit çözünürlükte hem de daha doğru bir sinyal almanızı sağlayan 12 bit çözünürlükte çalışabilir.

Modüllerin portlar ile etkileşiminin özellikleri

Karta bağlanacak tüm modüllerin en az üç çıkışı vardır. Bunlardan ikisi güç telleridir, yani. “Topraklama” ve 5 veya 3,3 V'luk bir voltaj. Üçüncü kablo mantıklı bir kablodur. Veriyi porta aktarıyor. Modülleri bağlamak için, bazen jumper olarak adlandırılan 3 parça halinde gruplandırılmış özel kablolar kullanın.

Arduino modellerinde genellikle sadece 1 port ve topraklı 1-2 port bulunduğundan, birkaç cihazı bağlamak için kabloları lehimlemeniz veya breadboard panoları kullanmanız gerekir.

Sadece Arduino kartının gücünü ve portlarını breadboard'a değil, aynı zamanda direnç, kayıtlar vb.Gibi diğer unsurları da bağlayabilirsiniz.

Lehimleme daha güvenilirdir ve örneğin robotlar ve quadrocopters için kontrol panoları gibi fiziksel etkiye maruz kalan cihazlarda kullanılır. Akıllı bir ev için, hem kurulum sırasında hem de bir modülü çıkarırken daha kolay olduğu için breadboard'ları kullanmak daha iyidir.

Bazı modellerde (örneğin, Arduino Zero ve MKR1000), çalışma voltajı 3,3 V'dir, bu nedenle bağlantı noktalarına daha yüksek bir değer uygulanırsa, kart hasar görebilir. Tüm güç bilgileri, cihazın teknik belgelerinde bulunabilir.

Ek Kartlar (Kalkanlar)

Anakartların yeteneklerini artırmak için kalkanları (Kalkanlar) kullanın - ek cihazların işlevselliğini artırın. Bağlantı noktalarına bağlanan modüllerden ayıran belirli bir form faktörü için yapılırlar. Kalkanlar modüllerden daha pahalıdır, ancak onlarla çalışmak daha kolaydır. Ayrıca, “akıllı ev” için kendi kontrol programlarının geliştirilmesini hızlandıran hazır kodlu kütüphanelerle donatılmıştır.

Shields Proto ve Sensör

Bu iki standart kalkan herhangi bir özel özellik getirmez. Çok sayıda modülün daha kompakt ve rahat bir bağlantısı için kullanılırlar.

Proto Shield, orijinalin bağlantı noktaları açısından neredeyse eksiksiz bir kopyasıdır ve modülün ortasında bir breadboard yapıştırabilirsiniz. Bu montajı kolaylaştırır. Bu tür eklentiler tüm tam uzunluktaki Arduino kartları için mevcuttur.

Proto Shield, anakartın üstüne yerleştirilir. Bu, yapının yüksekliğini biraz arttırır, ancak düzlemde çok fazla yer tasarrufu sağlar

Ancak çok fazla cihaz varsa (10'dan fazla), daha pahalı Sensör Kalkanı yama panoları kullanmak daha iyidir.

Bir bradboard'a sahip değiller, ancak limanların tüm sonuçları ayrı ayrı güç ve toprak ile beslenir. Bu, kablolarda ve jumper'larda karışmamanıza izin verir.

Anakart ve sensör kartlarının yüzey alanı aynıdır, ancak yongada çipler, kapasitörler veya diğer öğeler yoktur. Bu nedenle, tam bağlantılar için çok fazla alan boşaltılır

Ayrıca bu kartta birkaç modülün kolay bağlantısı için pedler vardır: Bluetoots, SD kartlar, RS232 (COM-port), radyo ve ultrason.

Yardımcı işlevselliği bağlama

Karmaşık ancak tipik görevleri çözmek için tasarlanmış tümleşik işlevselliğe sahip kalkanlar. Orijinal fikirleri uygulamanız gerekiyorsa, doğru modülü seçmek daha iyidir.

Motor Kalkanı. Düşük güçlü motorların hızını ve dönüşünü kontrol etmek için tasarlanmıştır. Orijinal model bir L298 yongası ile donatılmıştır ve iki DC motorla veya bir servo sürücü ile aynı anda çalışabilir. Üçüncü taraf bir üreticiden, iki kat daha fazla sürücüyü kontrol edebilen iki L293D yongasına sahip uyumlu bir parça var.

Röle Kalkanı. Akıllı ev sistemlerine sahip sık kullanılan bir modül. Her biri 5A'ya kadar bir kuvvetle akım geçişine izin veren dört elektromekanik röleli kart. Alternatif akım 220 V için tasarlanmış kilowatt cihazlarını veya aydınlatma hatlarını otomatik olarak açmak ve kapatmak için yeterlidir.

LCD ekran. TFT cihazına yükseltilebilen yerleşik ekranda bilgi görüntülemenizi sağlar. Bu uzatma genellikle çeşitli konutlarda, ek binalarda, bir garajda sıcaklık okumaları ve sokaktaki sıcaklık, nem ve rüzgar hızına sahip hava istasyonları oluşturmak için kullanılır.

Düğmeler, bilgilerin çağrılmasını ve mikroişlemciye komut vermek için eylem seçimini programlamanızı sağlayan LCD Kalkanın içine yerleştirilmiştir.

Veri Günlüğü Kalkanı. Modülün ana görevi, FAT32 dosya sistemi desteğiyle 32 Gb'ye kadar tam formatlı bir SD karttaki sensörlerden veri kaydetmektir. Mikro SD karta kayıt yapmak için bir adaptör satın almanız gerekir. Bu kalkan, örneğin bir DVR'den veri kaydederken, bilgi deposu olarak kullanılabilir. Amerikan şirketi Adafruit Industries'in üretimi.

SD kart kalkanı. Önceki modülün daha basit ve daha ucuz bir versiyonu. Bu tür uzantılar birçok üretici tarafından serbest bırakılır.

EtherNet Kalkanı. Bilgisayar olmadan Arduino'yu İnternet'e bağlamak için resmi modül. Dünya çapında bir ağ üzerinden veri kaydetmenizi ve göndermenizi sağlayan bir mikro SD kart yuvası vardır.

Wi-Fi Kalkanı. Şifreleme desteği ile kablosuz olarak bilgi alışverişi yapmanızı sağlar. İnternete ve Wi-Fi ile kontrol edilebilecek cihazlara bağlanmak için kullanılır.

GPRS Kalkanı. Bu modül, kural olarak, “akıllı ev” in sahibi ile cep telefonuyla SMS mesajları yoluyla iletişim kurmak için kullanılır.

Akıllı Ev Modülleri

Üçüncü taraf üreticilerin modüllerini bağlamak ve yerleşik programlama dilini kullanarak onlarla çalışabilmek, açık Arduino sisteminin “akıllı ev” için “tescilli” çözümlere kıyasla ana avantajıdır. Ana şey, modüllerin alınan veya iletilen sinyallerin bir açıklamasına sahip olmasıdır.

Bilgi alma yolları

Bilgi dijital veya analog portlar üzerinden girilebilir. Bilgiyi alan ve panoya ileten düğmenin veya sensörün türüne bağlıdır.

Bir bilgisayar programı için, dijital sinyal “0” ve “1” den noktalara karşılık gelirken, analog sinyal boyut aralığını boyutuna göre belirler.

Mikroişlemciye sinyal, bunun için iki yöntem kullanan bir kişi tarafından gönderilebilir:

• Bir düğmeye basma (tuşlar). Bu durumda mantıksal tel, bırakılan düğme durumunda “0” değerini ve basıldığında “1” değerini alan dijital bağlantı noktasına gider.
• Döner potansiyometre kapağının dönüşü (direnç) veya vites kolunu kaydırınız. Bu durumda, mantıksal tel analog porta gider. Voltaj, bir analog-dijital dönüştürücüden geçer ve bundan sonra veriler mikroişlemciye gider.

Düğmeler bir olayı başlatmak için kullanılır, örneğin ışıkları açma ve kapatma, ısıtma veya havalandırma. Döner düğmeler yoğunluğu değiştirmek için kullanılır - ışığın parlaklığını, ses seviyesini veya fan kanatlarının dönme hızını arttırın veya azaltın.

Potansiyometre en basit cihazdır, bu yüzden çok ucuzdur. Başlıca özellikleri elektriksel direnç ve dönme açısıdır

Sensörler, ortamın parametrelerini veya bir olayın kökenini otomatik olarak belirlemek için kullanılır.

Aşağıdaki çeşitler en çok “akıllı ev” işletmesi için talep görmektedir:

• Ses sensörü. Bu cihazın dijital sürümleri, pop veya ses kullanarak bir etkinliği tetiklemek için kullanılır. Analog modeller sesi tanımanıza ve işlemenize olanak tanır.
• Işık sensörü. Bu cihazlar hem görünür hem de kızılötesi aralıkta çalışabilir. İkincisi bir yangın uyarı sistemi olarak kullanılabilir.
• Sıcaklık sensörü. Ev ve sokak için farklı modeller kullanıyorlar, çünkü dış mekanlar nemden daha iyi korunuyor. Kabloda uzak cihazlar da var.
• Nem sensörü. DHT11 modeli iç mekan kullanımı için uygundur ve dış mekan kullanımı için daha pahalı DHT22. Her iki cihaz da sıcaklık okuması verebilir. Dijital bir bağlantı noktasına bağlayın.
• Hava basınç sensörü. Arduino kartlarıyla çalışmak için Bosh analog barometreleri kendilerini kanıtladı: bmp180, bmp280. Ayrıca sıcaklığı ölçer. Bme280 modeli, ayrıca bir nem değeri verdiği için bir hava istasyonu olarak da adlandırılabilir.
• Hareket ve varlık sensörleri. Güvenlik amacıyla veya ışığı otomatik olarak açmak için kullanılırlar.
• Yağmur sensörü. Yüzeye giren suya tepki gösterir. Sudaki veya ısıtma devresindeki sızıntılar hakkında bir alarmı tetiklemek için de kullanılabilir.
• Akım sensörü. Kırık elektrikli cihazları (yanmış lambaları) tespit etmek veya aşırı yüklenmeyi önlemek için voltajı analiz etmek için kullanılırlar.
• Gaz kaçağı sensörü. Propanın artan konsantrasyonlarını tespit etmek ve bunlara yanıt vermek için kullanılır.
• Karbon dioksit sensörü. Oturma odalarında ve fermantasyonun gerçekleştiği şarap mahzenleri gibi özel odalarda karbondioksit konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır.

Belirli görevler için, örneğin ağırlığı, su akış hızını, mesafeyi, toprak nemini vb. Ölçmek için birçok farklı sensör vardır.

Rüzgar hızını ve yönünü ölçmek için tasarlanmış bir anemometre gibi bazı sensörler karmaşık elektromekanik aletlerdir

Birçok sensör ve sensör daha basit bileşenler kullanılarak bağımsız olarak yapılabilir. Daha ucuza mal olacak.Ancak, seri cihazların kullanımından farklı olarak, kalibrasyon için zaman harcamanız gerekecektir.

Cihaz ve sistem yönetimi

Bilgi toplama ve analiz etmenin yanı sıra, bir “akıllı ev” ortaya çıkan olaylara cevap vermelidir. Modern ev aletlerinde gelişmiş elektroniklerin bulunması, Wi-Fi, GPRS veya EtherNet kullanarak doğrudan onlara erişmenizi sağlar. Genellikle, Arduino sistemleri için bir mikroişlemci ve yüksek teknoloji ürünü cihazların Wi-Fi yoluyla değiştirilmesini sağlarlar.

Arduino'yu klimayı evde yüksek bir sıcaklıkta açmak için kullanmak, çocuk odasında geceleri TV ve İnternet'i engellemek veya sahiplerinin varışında ısıtma kazanını başlatmak için üç adım gerçekleştirilmelidir:

1. Wi-Fi modülünü anakarta takın.
2. Sistem çakışmasını önlemek için boş frekans kanalları bulun.
3. Cihaz komutlarını ve program eylemlerini anlayın (veya hazır kütüphaneleri kullanın).

Bilgisayarlı cihazlarla “iletişim” e ek olarak, genellikle herhangi bir mekanik işlemin gerçekleştirilmesiyle ilgili görevler ortaya çıkar. Örneğin, panoya güç kaynağı olacak bir servo sürücü veya küçük bir şanzıman bağlayabilirsiniz.

Servo sürücü bir motor ve birkaç dişli kutusundan oluşur. Bu nedenle, düşük akıma (5 V) rağmen, örneğin pencereyi açmak için yeterli olan iyi bir güç geliştirebilir.

Harici bir güç kaynağından çalışan güçlü cihazları bağlamak gerekirse, iki seçenek kullanın:

1. Bir röle devresine dahil etme.
2. Güç anahtarı ve triyakın bağlanması.

Elektrik devresi elektromanyetik veya katı hal rölesi mikroişlemcinin komut verdiği kablolardan birini kapatır ve açar. Ana karakteristikleri, bu cihazdan geçebilen maksimum izin verilen akımdır (örneğin, 40 A).

Doğru akım için bir güç anahtarı (mosfet) ve alternatif akım için bir triyak bağlamak için, izin verilen akım gücü (5-15 A) daha düşük bir değere sahiptirler, ancak yükü düzgün bir şekilde artırabilirler. Bu nedenle panolarda PWM portları bulunur. Bu özellik aydınlatma parlaklığını, fan hızını vb. Kontrol etmek için kullanılır.

Röleleri ve güç anahtarlarını kullanarak evin tüm elektrik devrelerini tamamen otomatik hale getirebilir ve akım yokken jeneratörü çalıştırabilirsiniz. Bu nedenle, Arduino temelinde, tüm önemli işlevler de dahil olmak üzere bağımsız olarak bir daire veya bina sağlamak gerçekçi bir şekilde mümkündür - ısıtma, su temini, drenaj, havalandırma ve güvenlik sistemi.

Evinizin daha akıllı olmasını istiyorsunuz, ama “siz” için programlamayla? Bu durumda, yeni başlayanlar için bile kurulumu ve yapılandırması kolay olan Xiaomi ve Apple'ın hazır çözümlerine bakmanızı öneririz. Ve hatta akıllı telefonunuzdan bile komutlar verebilir ve bunların yürütülmesini kontrol edebilirsiniz.

Aşağıdaki makalelerde Xiaomi ve Apple'dan akıllı ev hakkında daha fazla bilgi:

• Xiaomi Akıllı Ev: Tasarım özellikleri, ana bileşenlere ve çalışma elemanlarına genel bakış
• Apple Smart Home: Apple şirketinden ev kontrol sistemleri düzenlemenin karmaşıklıkları

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

“Akıllı ev” için kendinden montajlı giriş seviyesi boşluğun bir örneği:

Arduino platformunun açıklığı, çeşitli üreticilerin bileşenlerinin kullanılmasına izin verir. Bu, kullanıcı istekleri için bir “akıllı ev” tasarlamayı kolaylaştırır. Bu nedenle, elektronik cihazların programlanması ve bağlanması alanında en azından önemsiz bilgi varsa, bu sisteme dikkat etmeye değer.

Uygulamada Arduino platformuna aşina mısınız ve deneyiminizi bu işe yeni gelenlerle paylaşmak mı istiyorsunuz? Belki yukarıdaki materyali faydalı öneriler veya yorumlar ile desteklemek istersiniz? Yorumlarınızı bu gönderinin altına yazın.

Arduino'ya dayalı bir otomatik ev sistemi tasarımı hakkında sorularınız varsa, uzmanlarımıza ve diğer ziyaretçilerimize aşağıdaki blokta siteye sorun.